电功率综合计算题的解法例析

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  电功率综合题是电路分析和电路计算相结合的一类题,因其一题可考查多个知识点,且能考查出各类学生的水平,区分度较高,故成为各中考试卷中的压轴题。其实遇到这类题型并不可怕,只要掌握了它的解题规律,会觉得很容易,一般解题时用到以下规律:(1)尽量将电功率的问题转化为电压,电流和电阻的关系;(2)注意挖掘题中的隐含条件。如已知额定电压和额定功率,可求出电阻,用电器正常工作,就知道用电器两端电压为它的额定电压,用电器上的功率为它的额定功率;(3)要在认真审题的基础上画出各过程的电路图,并在图上标出已知的物理量符号和量值,以建立直观的物理图景;(4)在几个不同的过程中,电路中的电源电压和定值电阻保持不变,因此,常以这两个不变量为条件,列出方程联立求解。
  例1如图1所示,电源电压不变,滑片P分别在A、B两点时,电压表的示数之比是4∶3,当P在A点时,电阻R1和滑动变阻器的功率之比为1∶5,求:
  (1)P在A点与在B点时电流IA与IB之比:
  (2)电阻RA与RB的阻值之比。
  
  因此滑片在A、B两点时的电流IA与IB之比是4∶9,电阻RA与RB之比是3∶1。
  例2图2中,电源电压U=10V且保持不变,R1=2R1,闭合开关,并移滑片P,使它位于变阻器的A处时,变阻器上的功率为2W,断开开关S,将滑片P移到B处,这时变阻器的功率为0.25W,电压表前后两次的示数之比为2∶1。求:(1)前后两次的电流之比为IA∶IB;(2)开关断开,P在B时,变阻器的阻值多大?
  解析根据题意画出在两种情形下的电路图如下:
  
  开关S闭合,P在A时,电阻R1被短路,R1与RA串联。当开关S断开P在B时,R1、RA、RB三个电阻串联。
  (1)∵灯的电阻RL不变,
  
  ∴得RA=2RB
  利用电源电压不变列出下列两个方程:
  U=IA(RL+RA)=IA(RL+2RB)①
  U=IB(RL+R1+RB)=IB(3RL+RB)②
  ①式/②式得RL=3RB
  ∵RL∶R1∶RB=3∶6∶1
  ∴UL∶U1∶UR=3∶6∶1
  由U=UL+U1+UB=10V,得UB=1V
  根据P=U2/R,可得RB=UB2/PB=(1V)2/0.25W=4Ω
  故当开关S断开时,R2接入的电阻是4Ω。
  例3如图3所示,电源电压不变,R1=5欧,滑动变阻器的滑片P从位置M移到位置N时(图中未标出),电压表的示数从4伏变到8伏,R1消耗的功率之比为25∶1,求:(1)电源电压;(2)滑片P位于这两个位置时,连入电路中的阻值各多大?
  解析滑动变阻器的滑片位置不同,电路中电阻就不同,故本题涉及两条不同电路,为能够列等式求解,需寻找两条电路之间的联系;一是电源电压相同,二是R1在两条电路中消耗的功率之比。
  设电源电压为U,滑片P在位置M时,滑动变阻器连入电路的电阻为RAP,电路中的电流为IM;滑片P在位置N时,滑动变阻器连入电路的电阻RN,电路中的电流为IN。
  所求电源电压为9V;滑片P位于M、N两个位置时,连入电路的阻值分别为4Ω和40Ω。
  (责任编辑 覃敬川)
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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